Мета роботи - створення алгоритмів та програмного забезпечення і на цій основі синтез оптимальної системи керування роботою багатоцехових компресорних станцій з різними типами приводів для забезпечення економії енергоресурсів (паливного газу та електроенергії). Відповідно до поставленої мети задачі дослідження є такими: o аналіз задачі оптимального керування процесом компримування природного газу для обґрунтування та вибору напрямку дослідження; o дослідити ГПА як об'єкт керування для виявлення вхідних та вихідних величин і формування обмежень на технологічні параметри ГПА; o провести експериментальні дослідження на КС і на цій основі побудувати адекватну процесу компримування природного газу математичну модель; o формалізувати задачу оптимального керування роботою багатоцехових компресорних станцій з різними типами приводів, розробити методику її розв'язку та синтезувати алгоритми функціювання оптимальної системи процесом компримування природного газу; o синтезувати оптимальну систему керування роботою багатоцехових компресорних станцій з різними типами приводів та оцінити її ефективність. ЗМІСТ ВСТУП 6 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СТАНУ ОПТИМАЛЬНОГО КЕРУВАННЯ СУМІСНОЮ РОБОТОЮ КОМПРЕСОРНИХ ЦЕХІВ З РІЗНИМИ ТИПАМИ ПРИВОДІВ 11 1.1 Аналіз критеріїв оцінки ефективності роботи газоперекачуючих агрегатів 11 1.1.1 Газотурбінна установка 13 1.1.2 Ізотермічне стиснення в компресорі 19 1.1.3 Статичний режим ГТУ 20 1.2 Математичні моделі ГПА з відцентровими нагнітачами 21 1.3 Критерії оптимальності режимів роботи компресорних станцій 28 1.4 Аналіз робіт в області оптимального керування компресорними станціями 30 1.5 Аналіз стану автоматизації компресорних станцій 36 1.6 Обґрунтування і вибір напрямку дослідження 40 РОЗДІЛ 2 ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НА ОБ'ЄКТІ З МЕТОЮ ЙОГО ІДЕНТИФІКАЦІЇ 42 2.1 Характеристика багатоцехової КС як об'єкта керування 42 2.2 Проведення промислових досліджень 46 2.2.1 Умови експериментальних досліджень 46 2.2.2 Визначення основних параметрів газового потоку 48 2.2.2.1 Густина газового потоку 48 2.2.2.2 Коефіцієнт стисливості газу 54 2.2.2.3 Інші параметри газу 55 Висновки до розділу 55 РОЗДІЛ З ЕМПІРИЧНІ МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ ПРОЦЕСУ КОМПРИМУВАННЯ ГАЗУ 57 3.1. Аналіз процесу компримування газу як об'єкта моделювання 57 3.2. Обґрунтування та вибір емпіричних моделей процесу компримування газу 60 3.3. Вибір методу побудови математичних моделей нагнітача 66 3.4. Обробка результатів спостережень та побудова емпіричних моделей нагнітача 73 3.5. Дослідження можливостей нейромереж для побудови математичних моделей нагнітачів 85 Висновки до розділу 94 РОЗДІЛ 4 ОПТИМАЛЬНЕ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ КОМПРИМУВАННЯ ГАЗУ 95 4.1. Формалізація задачі оптимального керування 95 4.2. Обмеження в задачі оптимального керування процесом компримування газу 99 4.3. Вибір методів розв'язку задач оптимального керування 102 4.4. Алгоритмічне та програмне забезпечення задач оптимального керування 108 4.4.1 Розв'язок задачі оптимального керування двома групами працюючих агрегатів 111 4.4.2 Розв'язок задачі оптимального керування трьома групами працюючих агрегатів 113 Висновки до розділу 116 РОЗДІЛ 5 МІКРОПРОЦЕСОРНА СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО КЕРУВАННЯ БАГАТОЦЕХОВИМИ КОМПРЕСОРНИМИ СТАНЦІЯМИ 118 5.1 Структура системи оптимального керування багатоцеховими КС 118 5.2 Апаратне забезпечення АСК 119 5.3 Програмне забезпечення системи 125 5.3.1 Аналіз програмного забезпечення верхнього рівня системи 125 5.3.3 Опис та основні можливості CIMPLICITY 127 5.4 Структура спеціального програмного забезпечення 134 5.5 Інтегратор оптимізаційної задачі 138 5.5.1 Підтримка розв'язку оптимізаційної задачі 1-го етапу 142 5.5.2 Підтримка розв'язку оптимізаційної задачі 2-го етапу 145 5.5.3 Сезонна адаптація моделей ГПА 147 5.5 Розрахунок техніко-технологічних показників роботи ГПА 148 Висновки до розділу 157 ОСНОВНІ ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ 159 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 161 ДОДАТКИ 169 ДОДАТОК А ПРИКЛАД СЕРТИФІКАТУ ЯКОСТІ ПРИРОДНОГО ГАЗУ 169 ДОДАТОК Б АНАЛІЗ ЗМІНИ ГУСТИНИ ПРИРОДНОГО ГАЗУ (ГАЗОПРОВІД "СОЮЗ") 170 ДОДАТОК В АНАЛІЗ ФОРМУЛ ДЛЯ ОБЧИСЛЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА СТИСЛИВОСТІ ГАЗУ 174 ДОДАТОК Г ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ ВИТРАТИ ПАЛИВНОГО ГАЗУ ВІД ПАРАМЕТРІВ РОБОТИ ГПА (НАГНІТАЧ - 2ВВ - ЗО КС - 21 "СОЮЗ") 177 ДОДАТОК Д SCRIPT -МНК-ПРОГРАМА ІДЕНТИФІКАЦІЇ СТАТИКИ НАГНІТАЧА (ПРИКЛАД-ВИТРАТА ПАЛИВНОГО ГАЗУ) 187 ДОДАТОК Ж SCRIPT -ORTO-ПРОГРАМА ІДЕНТИФІКАЦІЇ СТАТИКИ НАГНІТАЧА (ПРИКЛАД-ПРОДУКТИВНІСТЬ НАГНІТАЧА) 196 ДОДАТОК З ПРОГРАМА РОЗВ'ЯЗКУ ЗАДАЧІ ОПТИМАЛЬНОГО КЕРУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО РЕЖИМУ БАГАТОЦЕХОВИХ КС (SCRIPT -ФАЙЛ) 204 ДОДАТОК К ПРОГРАМА РОЗВ'ЯЗКУ ЗАДАЧІ ОПТИМІЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОГО РЕЖИМУ ПАРАЛЕЛЬНО ПРАЦЮЮЧИХ КОМПРЕСОРНИХ АГРЕГАТІВ (SCRIPT - ФАЙЛ) 213 ДОДАТОК Л ТЕКСТ ПРОГРАМИ -ІНТЕГРАТОРА ОПТИМІЗАЦІЙНОЇ ЗАДАЧІ 222 ДОДАТОК М АПРОКСИМАЦІЯ ПРИВЕДЕНИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАГНІТАЧА PCL-804-2 236 ДОДАТОК Н АКТ ВПРОВАДЖЕННЯ 244 ДОДАТОК П АКТ 245